土壤,农业与全球气候变化

本文讨论土壤,农业与全球气候变化的相互关系及相互影响,包括土壤圈,农业生产活动对全球变化的影响,以及全球气候变化对农业产生的直接和间接影响,并对引起ＣＯ２浓度上升、气温增高和水文条件改变等对世界农业和中国农业的正、负面效应进行预测,评估。     

地球将重现“小冰河世纪”

俄罗斯科学家最近公布了一项研究成果，预测地球在经历一个短暂的变暖期后，即将进入一个全球变冷的时期，预计气温50年后到达谷底。     

地球自由振荡与全球气温变化

2002年笔者曾发表了海边巨震对全球有降温效应的观点[1]。2004年底苏门达腊-安达曼发生Mw9.3巨震。据笔者观点巨震后气温应降低。而2005年3月杨冬红等[2]指出,按美国航天航空局学者的预测2005年将是地球有记录以来气温最高的一年(已有的最高年是1998年)。结果到了2005年底,实况     

舒曼共振：测量全球热带气温的最新方法

全球气候突变已成为全世界科学家、企业家和政治家共同关注的焦点问题之一。为了准确地预测全球温度的变化趋势和变化速度，我们必须对全球大气温度进行更为广泛更为精确的测量，研究和发展测量大气温度的新方法。由于全球年平均温度变化不过零点几度，相当于其绝对温度的千分之几，由直接测量全球数千个测点的气温来准确估算全球大气平均温度及其变化是困难的。因此，找出一些依赖于气温的涨落而非线性变化的物理参量是很有用的。这样，测量那些参量的明显变化可以准确地确定温度的细微变化。同地球一电离层谐振腔以及全球范围的闪电活动相联系的舒曼共振的振幅就是这样一种物理量。舒曼共振是一种全球性的电磁现象，它能敏感地反映整个热带大气的温度变化。这就是说，在全球任何一个背景噪声较低的地点设置一个舒曼共振台站，可由这一台站纪录的舒曼共振幅度的明显变化推断全球热带大气气温的细微变化。     

全球变暖背景下东亚气候变化的最新情景预测

在最新的SRES A2和B2温室气体排放情景下,利用国际上7个气候模式针对未来全球变暖的数值模拟结果,本文着重分析了东亚区域气候21世纪的变化趋势. 研究揭示：中国大陆年均表面气温升高过程与全球同步,但增幅在东北、西部和华中地区较大,且表现出明显的年际变化;全球年均表面气温增幅纬向上大体呈带状分布,两极地区最为明显,并在北极地区达到最大;此外,21世纪后半段北半球高纬度地区的年平均强升温幅度主要来自于冬季增温. 在21世纪前50年,温室气体含量的增加除在一定程度上会增加青藏高原大部分夏季降水量外,不会对中国大陆其余地区的年、季节平均降水量产生较大影响;但持续的温室气体含量增加将最终导致大陆降水量几乎是全域性的增加.     

末次冰盛期时赤道地区的降温幅度问题

综合分析了各种古气温指标所揭示的赤道地区末次冰盛期时的气温变化情况 ,发现随着海拔升高 ,气温降幅增大 ,气温递减率变化是这一现象发生的最直接原因 .估计末次冰盛期时赤道地区的气温递减率比现今的约大 ( 0 .1± 0 .0 5 )℃ /1 0 0m .CLIMAP对于末次冰盛期时赤道洋面温度变化的估计可能偏小 .     

气温增加对长江流域参照黑散发的影响研究

本文以联合国粮农组织推荐的改进彭曼-蒙特斯公式为基础,通过日气温计算年蒸发总量并验证,用典型年预测全流域年平均气温增加时,参照蒸散发的变化情况。研究表明:长江流域的年蒸发量将随年平均气温的上升而增加;上游增幅大于中下游,各月增幅相近;气温增幅的年内分布不容忽视,考虑到年内气温不等量增长后的计算结果相对更为合理。研究结果表明:当流域年平均气温升高1℃时,流域上、中下游参照蒸散发分别将增加5%和4%.研究中未考虑气温日较差的变化.     

博斯腾湖水盐动态变化(1951-2011年)及对气候变化的响应

分析了1951-2011年博斯腾湖历史水位和湖水矿化度的动态变化特征,解析了博斯腾湖水量与水质对气候变化的响应及未来变化趋势.结果表明,博斯腾湖水位在60年内经历了两个突变时期,突变时间分别为1974年和1994年,湖水矿化度也相应地呈现了三个动态变化阶段,水量与水位呈极显著负相关,但水质变化滞后于水位变化1年;流域气温呈显著增加趋势,气温升高的突变时间为1993年,与开都河出山口径流突变时间一致,但降水变化不显著;1993年前,博斯腾湖水量主要受气温和人类活动双重影响,1993年后博斯腾湖水量主要受气温的显著影响,气温主要通过改变入湖水量及湖区蒸发损耗来调控湖泊水位和水质;未来气温持续升高情景下,博斯腾湖水位将面临降低趋势,水质也将有恶化趋势.因此,为合理开发利用博斯腾湖水资源,减少水资源无效损耗,抑制水质恶化趋势,确保流域可持续发展,建议将博斯腾湖调水时间集中在5-9月,并严格控制孔雀河流域工农业用水量及工农业、生活污染源,减少污水排放量,减少周边地下水开发量.     

CMIP6模式模拟的人类活动和自然强迫对全球地表气温多尺度变化的影响

量化人类活动在气候变化中的定量贡献是气候变化检测归因研究的核心科学问题,也是提高气候变化预测和预估水平的重要科学基础.本文基于最新的第6次国际耦合模式比较计划(CMIP6)多模式历史归因模拟试验(DAMIP),检测了人为因素(ANT)和自然因素(NAT)对近百年(1915—2014年)全球地表气温多尺度变化的影响,归因了温室气体(GHG)、气溶胶(AA)、土地利用(LU)等不同人为因素对全球地表气温长期变化的相对贡献及南北半球差异.结果显示,近百年来人为因素引起的全球陆地实际增温约为1.1℃(0.8℃～1.3℃),对南北半球的贡献则分别约为0.7℃和1.2℃;全球大多数区域人为排放GHG和AA的显著作用在1960—1980年期间就能够被检测到,其中北半球AA的冷却作用要超前于GHG的增温效应;气候系统内部自然变率是调制大多数区域气温年代际(10～30年)及多年代际变率(30～60年)的主导因子,而人为和自然外强迫在全球地表气温年代际变率中的方差贡献约为5%～20%,但二者在北半球尤其在东亚和欧洲中高纬度地区地表气温多年代际变率中的方差贡献可达50%.人为因素强迫可使近50年(1965—...     

气候变化对沅江流域径流影响研究

温室气体排放量增加造成气候变化,对全球资源环境产生重要影响.本文在水量平衡基础上,建立考虑气象要素和地形变化的月水文模型,利用实测径流资料对模型在时空尺度上进行验证.利用全球气候模型(GCMs)预测的未来气候变化情形,对处于湿润区的沅江流域径流过程进行预测.分析结果表明,该区域径流过程对降雨和气温变化十分敏感.根据英国Hadcm2模型对本世纪中叶气候变化预测结果,沅江流域未来年降雨量减少0.43%气温升高1.55℃,丰水期降雨增加,而枯水期将有较大幅度减少.年径流量相应减少6.8%,丰水期径流量增大11%,枯水期径流减少47%,不利于防洪和水资源开发利用.     

GPS垂直分量与温度、气压的相关性分析及影响机制探讨

选取新疆9个GPS观测站数据和所在地区的气温、 气压数据, 运用相关和回归分析方法进行研究, 并探讨了温度、 气压对GPS垂直分量影响的物理机制。 研究结果表明: ① GPS垂直分量周期近似为1 a的变化为气温的影响; ② 气压对GPS垂直分量的影响基本是同步的, 主要表现为短周期的震荡; ③ GPS周年振幅随着纬度的升高而增大的原因是年温差随纬度的升高而增大。     

太阳活动11年周期对气象参数影响

利用多种资料研究了太阳活动11年周期对全球气温、风场、海表温度(SST)的影响,结果表明:(1)在第21、22太阳活动周,中低纬对流层顶以上大气温度变化具有类似太阳黑子变化的11年左右周期,相对于太阳黑子数,气温变化具有1～2年的延迟性;相对于太阳活动低年,200～10 hPa大气在太阳活动高年整层增温,以赤道低纬地区...     

20世纪温度变化中自然变率和人为因素的影响:基于耦合气候模式的归因模拟

本文基于中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学国家重点实验室(LASG/IAP)发展的气候系统模式FGOALS_gl对近百年气温变化的模拟,讨论了自然变率和人为因素对20世纪全球变暖的相对贡献.数值试验结果表明,在自然和人为因子的共同强迫作用下,耦合模式能够合理再现20世纪全球平均气温随时间的演变;仅在自然因子作用下,模式不能再现1970年以后的全球变暖.自然因素对20世纪第一次变暖的作用是显著的,但温室气体是20世纪后期变暖的主要原因.在这一定性结论基础上,进一步对近百年变化中自然和人为因素的相对贡献做定量的归因分析,结果表明,除赤道中东太平洋和北大西洋外,人为因素对近百年的增暖起决定性作用.对全球、半球及大陆尺度而言,外强迫可以解释平均气温变化的70%以上,而内部变率贡献较小;但对于区域尺度而言,多数地区内部变率的贡献大于外强迫,区域尺度气温变化的机制较全球、半球尺度要复杂.对中国地区而言,20世纪早期的气温变化受自然变率影响,但20世纪后期的变暖主要是温室气体增加的结果.中国东部气温变化的空间分布表明,自然因素对近50年及近百年中国地区的变暖趋势贡献较小.在自然和人为因子共同作用下,模式能够再现近50年中国东部气温变化冬春两季增暖的特征、但没有模拟出夏季长江中下游地区及淮河流域的降温趋势;自然因子试验的结果表明,太阳活动对该区域的变冷有贡献,但模式无法再现该地区气温的季节变化特征.     

植被覆盖状况影响中国地表气温变化的观测事实

利用NOAA/AVHRR归一化植被指数（NDVI）及观测气温与再分析地表气温的差值（Observation Minus Reanalysis, OMR）分析了植被覆盖状况对中国地表气温变化的影响.结果表明,地表气温OMR趋势值与NDVI在空间上呈现出显著的负相关关系,植被覆盖状况差（NDVI小于0.1）的区域地表升温较为显著,气温OMR趋势值超过0.2℃/10a,而植被覆盖度高（NDVI大于0.5）的区域气温OMR趋势值则变化不大,甚至出现降温.气温OMR趋势值对植被的季节变化还有着敏感的响应.不同区域植被覆盖状况的差异可能导致中国地表气温变化对全球变暖的响应不同,预测中国未来气候变化需要考虑植被覆盖状况及其动态变化的影响.     

中国异常增暖来年江淮流域易发生大洪水

在1987年以来全球气温明显增高的同时,中国气温也显著增高,1997年达到了峰值,2006年又出现了次峰值.为搞清异常增暖对中国旱涝等灾害的发生可能带来的影响,本文重点统计分析了中国年平均气温对全球年平均气温的响应关系,并分析研究了1951～2006年期间中国月年平均气温的年际变化特征和汛期主要多雨带类型及发生严重洪涝区域之间的对应关系.结果发现：（1）3个中国年平均气温异常偏高但8月气温不高的来年汛期主要多雨带和严重洪涝区域都发生在淮河流域（3/3）;（2）5个年平均气温偏高且8月气温也明显偏高的来年汛期长江流域发生了大洪水和严重洪涝（5/5）,特别是其中2个8月气温特高的来年（1954、1998年）汛期长江流域发生了特大洪水和严重洪涝（2/2）.对这个前兆强信号的发现和揭示,不但证明了全球和中国异常增暖对来年中国汛期水旱灾害的重大影响,也对准确预测中国汛期主要多雨带分布类型和江淮流域的大洪水和特大洪水有特别重要的应用价值.     

鄱阳湖水体夏季气温效应

本文讨论了定量计算湖泊纯水体气温效应的方法,在计算鄱阳湖水体夏季纯水体气温效应值的基础上,重点分析鄱阳湖水体夏季气温效应的特征、强度和分布,其结果是鄱阳湖水体夏季对湖区气温影响呈热源效应。表现在提高了湖区夏季平均气温,湖中心棠荫站比湖外高O.1—1.0℃,纯水体气温效应为0.4℃。随着距水体距离的增大,气温效应也逐渐减弱,水体影响气温的范围约为10—40km。由于湖区夏季受到副热带高压控制,陆风比湖风旺盛,气温效应夜间比白天强,加上地形的作用,影响范围南部比北部大。1980—1987年间的7、8月考察资料也和上述结果相吻合。     

2010年玉树7．1级地震前后气温变化分析

利用距平方法分析了2010年青海玉树7．1级地震前后玉树及周边台的气温变化,结果表明,在玉树地震前,从2001年到2010年,气温存在一个长达10年的趋势上升变化,总升温幅度约1．7℃,地震后气温很快下降恢复到趋势上升前的水平。比较玉树气温与周边气温的变化过程,在玉树地震前后,玉树气温变化与周边气温变化存在明显的差异,初步分析认为玉树气温的异常变化与玉树地震孕育和发生存在一定的联系。     

观点

世行专家：旧发展模式若不改本世纪气温将升5℃ 10月17日在重庆举办的2010年中国城市规划年会上,世界银行高级能源专家王晓东发布了《2010年世界发展报告：城市与气候变化》。《报告》称,全球正面临着严峻的气候变化现实,各国必须立即行动起来,通过政策、金融以及减排等措施,     

人工神经网络模型预测气候变化对博斯腾湖流域径流影响

温室气体排放量增加造成气候变化,对全球资源环境产生重要影响．本文利用人工神经网络模型建立月降水、气温与径流关系,利用开都河流域降水、气温、径流资料对模型进行训练和验证,通过试算法确定网络模型结构,气温升高和降水量增加对径流影响的敏感程度分析表明,气温升高和降水增加对该区域径流影响较大,且气温升高的影响更为显著,径流增加主要集中在夏季,根据区域气候模型（RCMs）推算的CO2加倍情况下西北地区气候的可能变化,预测位于博斯腾湖流域的开都河大山口站年径流量增加38．6％,其中夏季增加71．8％,冬季增加11．4％。     

城市化对石家庄站日气温变化的影响

利用1962—2011年逐日平均、最低和最高气温资料,对比分析了石家庄站和藁城站平均、最低和最高气温的概率分布特征.石家庄站是我国少有的自建站以来从未迁址的城市气象站,而附近的藁城站可近似看作乡村气象站.结果表明:城市化致使石家庄站1962—2011年平均、最低和最高气温的概率密度分布向高温方向偏移,其中对最低气温分布的影响尤其明显,对最高气温分布的影响很小;受城市化影响,石家庄站最低气温概率密度分布的高温部分增温比低温部分增温更加明显,最低气温分布形状更加扁平;相对于1962—1986年,1987—2011年石家庄站平均、最低和最高气温概率密度分布均向高温方向偏移,其中最低气温偏移最为明显,并导致1962—2011年整个分析时期最低气温分布出现非正态性;城市化对石家庄站气温分布的影响在冬、春季比夏、秋季更显著,最显著的城市化影响出现在冬季最低气温上;石家庄站基于最低气温的极端气温指数趋势受城市化影响严重,冷夜日数和暖夜日数的城市化影响分别为-1.13d/10a、1.48d/10a,但基于最高气温的冷昼和暖昼日数等极端气温指数变化趋势受城市化影响不明显.出现这种现象的主要原因是城市化对最低、最高气温分布的影响存在差异.